Guia 3d

GUÍA 3D

#03

La impresión en tres dimensiones o fabricación aditiva” (additive manufac-turing), es una de las tecnologías más revolucionarias en cuanto a la gene-ración de productos se refiere , y que, sin ninguna duda supondrá un antes y un despúes en los procesos productivos de todo el planeta.

La impresión 3D constituye el paradigma más prometedor para la perso-nalización y producción masiva de productos y bienes de consumo. En los ultimos años, los avances han sido tan significativos que las empresas tec-nológicas más punteras ya han incorporado a sus procesos productivos com-ponentes realizados mediante impresión 3D por coste, calidad y fiabilidad, e incluso grandes compañías dedicadas al cliente final están incorporando servicios de impresión 3D en sus centros comerciales y de distribución.

Pero no sólo las grandes compañías están beneficiándose de este proceso: gracias al abaratamiento de costes y a la simplificación de su uso, cada vez más pequeñas empresas y particulares comienzan a integrar la impresión 3D en sus vidas, generando productos asombrosos y proponiendo un nuevo sistema productivo que ha llegado para quedarse.

Este revolucionario sistema está abriendo las puertas hacia lo que los exper-tos definen como la Tercera Revolución Industrial.

GUÍA DE PRODUCTOS GUÍA 3D

GUÍA 3D#03


A pesar de que la impresión en 3D nació hace más de 30 años, es ahora cuando esta tecnología comienza a popularizarse, gracias a la mejora sus-tancial en cuanto a eficiencia, coste y rapidez. Con la liberalización de las patentes de la impresión 3D (la de extrusión hace unos años, la de láser en febrero de 2014), se están eliminando las barreras, haciéndolas cada vez más asequibles y fáciles de utiilzar.

Desde hace unos años, no han parado de surgir empresas que ven en esta tecnología un enorme potencial de futuro, con lo que se han ido desarro-llando infinidad de tipos de impresoras 3D, desde impresoras domésticas de un coste inferior a 100$ hasta gigantescas impresoras capaces de imprimir casas enteras, o inlcuso impresoras capaces de imprimir órganos humanos, comida o joyas.Gracias a esto hoy en día contamos con una gran variedad de impresoras que se adaptan a las necesidades de cada individuo a un coste relativamente bajo -algunas impresoras incluso han sido construidas con piezas impresas por otras impresoras, conocidas como las replicantes- lo que está consiguiendo que su uso se vaya extendiendo a un nivel expo-nencial, y a su vez, que cada vez exista más ente dedicad a a buscar nuevos materiales, posibilidades y objetos susceptibles de ser impresos mediante este proceso.

IMPRESIÓN 3D

Primera Impresiora 3D, por 3DSystems de 1984

FUNCIONAMIENTO DE LA IMPRESIÓN 3D

En breves palabras, la impresión 3D es un proceso que convierte gráficos 3D (datos) en objetos físico s, siendo un gráfico 3D cualquier gráfico de tres dimensiones realizado en un ordenador. Estos datos, son enviados a una máquina (impresora), que los descompone por planos en datos en 2D. El proceso de crear un objeto 3D es similar al que se lleva acabo cuando impri-mimos en 2D sobre papel, de ahí el concepto de “imprimir en 3D“, siendo la diferencia principal que en vez de imprimir sobre un plano, se le otorga al proceso una tercera dimensión (altura), con lo que se genera un objeto tridimensional.

A través de este proceso, se va depositando el material capa a capa según los datos del gráfico, hasta alcanzar la dimensión deseada gracias a la super-posición de capas.

Esquema de funcionamiento de una impresora 3D. Desde el gráfico en el ordenador hasta el producto final


MÁXIMA COMPLEJIDAD

En la fabricación tradicional, cuanto mas complejo es un objeto mas cara será su producción. Sin embargo, en la impresión 3d la complejidad del di-seño no afecta a su coste de impresión, que dependerá únicamente del vo-lumen de dicho objeto y por tanto de la cantidad de material utilizado. Esto juega a favor de los objetos complejos, ya que cuanto mas complejo sea el objeto, mas ventaja supondrá usar la impresión 3d frente a la fabricación tradicional.

ventajas de la impresión 3D

Diseños de Ursula Skjonnemand


VARIACIONES ILIMITADAS

Otra de las ventajas de la impresión 3d sobre la fabricación tradicional es la variación del objeto a fabricar: En la fabricación tradicional, modificar el diseño del objeto a producir supone en la mayoría de los casos asumir enormes costes de producción, tales como reprogramar las máquinas que fabrican los objetos, paralizar la producción hasta adaptarla, modificación de moldes, y en resumen, los costes propios de volver a adaptar la linea de producción al nuevo diseño. Usando la impresión 3d como forma de producción, modificar el diseño del producto no supondrá mas coste que el tiempo que dediquemos al nuevo diseño. Además, la variación del diseño suele requerir de adaptaciones cuando este se lleva a la producción, lo que puede dar lugar a deshechar cientos o miles de unidades. Esto no ocurre con la impresión 3d.

Variaciones de un mismo diseño. Lámparas Dentelle


ENSAMBLADO DE SERIE

La fabricación tradicional se basa en la fabricación de todas las piezas que conforman un producto, de la forma mas simple y barata posible, para lue-go ensamblar dichas piezas. Sin embargo, una de las ventajas de la impre-sión 3d es que las impresoras 3d actuales permiten crear objetos ya en-samblados, evitando el proceso de montaje posterior, que suele suponer un importante gasto de personal y de tiempo de fabricación, que a su vez afecta al tiempo de producción de los objetos.Esto disminuye o disminuirá considerablemente el tamaño y complejidad de las cadenas de montaje en su concepción actual, lo que nos lleva al siguiente principio.

Mecanismo impreso en 3D


PRODUCCIÓN BAJO DEMANDA

Un producto puede ser impreso bajo demanda, sin necesidad de contar con estocaje. Esto es potenciado además por la simplicidad de la producción mencionada en el principio anterior: una menor complejidad del montaje supone menos tiempo de producción, entre otras cosas debido a que no hace falta ensamblar las piezas como en la fabricación tradicional. Además, no es necesario fabricar miles de unidades para recuperar la inver-sión que supone poner en carga la cadena de producción, así que otra de ventajas de la impresión 3D es que podemos fabricar los productos según son adquiridos por los clientes. Eso abre la puerta a todo tipo de microne-gocios, pues ya no es necesaria una gran inversión inicial

Cabeza de dinosaurio impresas en 3D


Hamburguesas impresas en 3D

DISEÑO, FORMAS Y TEXTURAS SIN LÍMITE

La fabricación tradicional está limitada por los materiales que usa. Por ejemplo, la objetos fabricados con madera están limitados por la forma y grosor del tronco del que se extrae. Del mismo modo, la complejidad de los diseños están limitados por la capacidad de los instrumentos ý máquinas que se usan para obtenerlos. Muchas veces, un diseño inicial tiene que ser desechado por las limitaciones o costes de las máquinas que luego tienen que hacerlo realidad. Ésta es una de las mayores ventajas de la impresión 3d, ya que supone no ya competir en mejores condiciones, sino incluso po-der actutar en campos vetados a la fabricación tradicional.


FÁCIL DE FABRICAR

La fabricación tradicional y artesanal necesida de ciertas habilidades que en ocasiones requiere años de práctica, como por ejemplo en la artesanía. La impresión 3d borra de la ecuación esta limitación, permitiéndo a cualquiera que sepa manejar un software de diseño acerarse a la producción de obje-tos en igualdad de condiciones, y por tanto, una vez mas, abriendo la puerta a nuevos emprendedores. Por tanto, otra de las ventajas de la impresión 3d es que todos podemos fabricar cosas.

Programa de diseño sencillo para impresión 3D


MÁS ECOLÓGICO

La fabricación de objetos metálicos mediante sistemas tradicionales des-perdicia, según los autores, hasta un 90% del material. Esta tasa de des-perdicio es ínfima en las impresoras 3d que imprimen en metal. Esto es aplicable casi a todos los materiales. Esto afecta a los costes, y también al medioambiente.

Vestido impreso en 3D. Menor material de fabricación.


VERSATILIDAD MATERIAL

La fabricación tradicional usa tecnicas agresivas que cortan, comprimen, funden, estiran, perforan materiales, etc. Eso limita mucho la posibilidad de mezclar materiales. Sin embargo, una de las ventajas de la impresión 3d es la posibilidad de mezclar materiales en distintas proporciones, lo que im-plica poder imprimir en infinitas variaciones de materiales mezclados entre sí. Poco a poco irán apareciendo nuevos materiales


RÉPLICAS EXACTAS

La tecnología de escaneado combinada con una impresora 3d nos permiti-rá, cada vez mas, replicar a la perfección objetos existentes. Esta posibilidad no existe con la fabricación tradicional, pues replicar un objeto a la per-fección está limitado por el propio proceso de fabricación y la maquinaria utilizada.

La modelo Karlie Koss con sus réplicas impresas en 3D


Existen dos procesos fundamentales para la impresión 3D, que tienen que ver con el estado en el que se deposita el material. Este puede fundirse en primer lugar y luego depositarse (impresión por extrusión), o por el con-trario, depositarse (en forma de polvo o líquido) y posteriormente fundirse (impresión por sintetización). Las principales tecnologías existentes actual-mente son:

DSPC (Proyección aglutinante) : Tecnología de impresión 3D que trabaja mediante la deposición de material en polvo (composite) en capas y su liga-zón selectiva con el sistema de impresión de “chorro de tinta” de material aglutinante.

SLA (Estereolitografía): sistema que proyecta un láser UV sobre un baño de resina fotosensible líquida para polimerizarla.

SGC (Fotopolimerización por luz UV) : tecnología similar a la Estereolitogra-fía. Funciona mediante la solidificación de un fotopolímero o resina foto-sensible con una lámpara de UV de gran potencia.

FDM (Deposición de hilo fundido) : tecnología que basa su funcionamiento en un hilo de material a 1ºC que se mueve en el plano XY horizontal con la ayuda de una boquilla. Este hilo solidifica inmediatamente sobre la capa anterior.

SLS (Sinterización Láser Selectiva): sistema que funciona mediante el calentamiento previo de una cubeta en la que se deposita posteriormente una capa de polvo. Tras esto, un láser CO2 sinteriza el polvo en puntos concretos para crear la pieza.

TIPOS IMPRESIÓN


Mediante la impresión por extrusión o adición se crean los objetos super-poniendo capas de abajo a arriba. El software divide el gráfico 3D en capas tan finas como el diámetro del plástico de salida. Para cada capa, la impre-sora va desplazándose sobre el plano para soltar el material sobre las coor-denadas adecuadas, formando finalmente una figura en tres dimensiones.La impresora 3D es básicamente una máquina de control numérico (CNC) de tres ejes (XYZ) y un extruder, que es el componente que calienta y pre-siona el cable de material (la tinta) para que salga en forma de hilo fino y quede con la forma deseada.

IMPRESIÓN EXTRUSIÓN


El proceso conocido como fotolitografía, compactación o sintetización láser es un proceso de generación de objetos en 3D mediante un haz de luz ultra-violeta láser que solidifica una resina líquida fotosensible, contenida en una balsa, dibujando la forma deseada. Esta operación se va repitiendo en cada capa, endureciendo una junto a otra, hasta reproducir el objeto en 3D. Esta tecnología da como resultado un acabado de muy buena calidad, permi-tiendo conseguir complicadas formas geométricas de manera mucho más sencilla, en comparación con las impresoras que funcionan por extrusión de filamento plástico. A pesar de ser capaces de un alto nivel de detalle, su funcionalidad está bastante limitada. Las partidas impresas por SLA han sido tradicionalmente conocidas por su fragilidad y por no ser capaces de soportar el desgaste diario que los objetos impresos con FDM sí pueden

IMPRESIÓN SINTETIZACIÓN


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